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內容簡介

　　《中國陸地生態係統固碳現狀、速率和潛力研究專著：基於遙感和模型模擬的中國陸地生態係統碳收支》全麵係統地介紹瞭應用衛星遙感和生態係統過程模型，開展陸地生態係統碳收支研究的模型方法，包括原有模型的改進、新模型的發展、及基於模型-數據融閤方法的模型參數優化。在模型方法探討基礎上，分析瞭區域、全國、甚至全球尺度陸地生態係統碳固定和碳釋放空間格局和近30年動態變化，並闡釋瞭其空間形成和年際變化機製。
　　《中國陸地生態係統固碳現狀、速率和潛力研究專著：基於遙感和模型模擬的中國陸地生態係統碳收支》的研究內容是近年來國際研究熱點和國際前沿，大部分內容和結論都是作者的原創性成果，為我國未來在衛星遙感技術在生態係統監測及全球氣候變化應用領域的研究打下瞭良好的基礎。衛星遙感技術已經廣泛地應用於地理相關科學研究、社會經濟建設及日常生活中；陸地生態係統溫室氣體吸收和排放監測為核心的全球氣候變化話題已經成為國際政治議題。在此背景下，應用衛星遙感和生態模型開展陸地生態係統碳收支研究，是國際研究熱點和前沿，在“碳專項”項目支持下，係統開展其方法論及碳循環過程和機理研究，《中國陸地生態係統固碳現狀、速率和潛力研究專著：基於遙感和模型模擬的中國陸地生態係統碳收支》成果將推動和引領該領域科學發展。
　　《中國陸地生態係統固碳現狀、速率和潛力研究專著：基於遙感和模型模擬的中國陸地生態係統碳收支》可供從事全球環境和氣候變化研究、生態環境保護及從事林業和農業研究的科技工作者和有關院校師生參考。

內頁插圖

目錄

第1章 生態係統碳循環模型
1．1 陸地生態係統碳循環
1．1．1 全球碳循環
1．1．2 陸地碳循環過程
1．2 陸地生態係統碳循環模型
1．2．1 陸地生態係統碳循環模型發展
1．2．2 陸地生態係統碳循環模型類型
1．3 陸地生態係統碳循環模型介紹
1．3．1 生物地球化學模型
1．3．2 生態過程-遙感模型
1．4 陸地生態係統碳循環模型的研究動嚮
1．4．1 碳氮耦閤循環模型的發展
1．4．2 應用生態試驗改進生態係統碳循環模型
參考文獻

第2章 生態係統光能利用率模型
2．1 植被光能利用效率（LUE）研究
2．1．1 LUE不同定義及其內涵
2．1．2 LUE測算方法
2．1．3 影響LUE的環境和生物要素
2．1．4 典型陸地生態係統LUE的大小及變異特徵
2．1．5 LUE研究中的幾個關鍵問題
2．2 基於遙感的生態係統總初級生産力（GPP）模型研究
2．2．1 模型概述
2．2．2 主要模型
2．2．3 模型關鍵參數
2．2．4 小結
參考文獻

第3章 陸地生態係統機理性過程模型
3．1 機理性生態模型簡介
3．2 生態係統碳循環主要過程模擬方法
3．2．1 光閤作用模擬方法
3．2．2 生態係統呼吸模擬
3．2．3 氮對生態係統碳吸收和分配的影響模擬
3．2．4 土壤溫濕度的模擬
3．3 機理性生態模型參數優化
3．3．1 模型參數優化的主要方法
3．3．2 基於集閤卡爾曼濾波的模型參數優化方法
3．3．3 BEPS模型的參數優化結果
3．4 小結
3．4．1 機理性生態模型結構的優化
3．4．2 加強機理性生態模型與遙感信息的融閤
3．4．3 機理性生態模型參數優化
3．4．4 機理性生態模型與觀測數據同化
3．4．5 開展模型比較試驗
3．4．6 考慮擾動因子對生態係統碳收支的影響
3．4．7 發展多模型結果集成方法
參考文獻

第4章 生態係統蒸散的遙感反演模型
4．1 引言
4．2 蒸散與生産力遙感模型的發展
4．2．1 生態係統蒸散遙感模型的發展進展
4．2．2 陸地生態係統總初級生産力GPP遙感模型發展進展
4．3 蒸散與生産力遙感模型介紹
4．3．1 ARTS遙感蒸散模型
4．3．2 全球陸地生態係統碳通量（TEC）GPP模型
4．4 模型數據集及預處理
4．4．1 渦度相關數據
4．4．2 MODISLAI／FPAR産品（MOD15A2）
4．4．3 MODISGPP産品（MOD17A2）
4．4．4 全球氣象、土壤和植被數據
4．5 蒸散與生産力遙感模型評估
4．5．1 ARTS蒸散模型評估
4．5．2 TECGPP模型評估
4．6 蒸散與生産力遙感模型的不確定性分析
4．6．1 蒸散模型的不確定性分析
4．6．2 GPP遙感模型的不確定性討論
4．7 結論與展望
參考文獻

第5章 生態係統過程遙感模型
5．1 引言
5．2 生態係統過程-遙感模型的發展
5．2．1 經驗模型
5．2．2 過程模型
5．2．3 遙感參數模型
5．2．4 遙感在生態過程模型中的應用
5．3 主要生態係統過程-遙感模型迴顧
5．3．1 遙感驅動的過程機理模型——BEPS模型
5．3．2 遙感-過程耦閤模型（GLOPEM-CEVSA）
5．3．3 遙感參數模型（NEERSM）
5．3．4 基於散射輻射的生産力模型CI-LUE構建與模擬
5．4 遙感監測和模擬生態係統過程中的新機遇——葉綠素熒光
5．5 小結
參考文獻

第6章 陸地生態係統碳管理模型
6．1 陸地生態係統碳管理概述
6．1．1 引言
6．1．2 陸地生態係統碳管理模型類型
6．2 農田生態係統碳管理
6．2．1 農田生態係統碳循環
6．2．2 農田生態係統碳管理模型
6．2．3 農田生態係統碳循環模型研究動態
6．2．4 農田秸稈還田碳管理模型實例——EPIC模型
6．3 森林生態係統碳管理
6．3．1 森林生態係統碳循環
6．3．2 森林生態係統碳管理模型
6．3．3 管理措施對森林生態係統碳循環的影響
6．3．4 森林生態係統碳管理模型研究動態
6．3．5 森林生態係統碳管理模型實例——G4M模型
6．4 草地生態係統碳管理
6．4．1 草地生態係統碳循環
6．4．2 草地生態係統管理與碳匯潛力
6．4．3 草地生態係統碳循環模型
6．4．4 草地生態係統碳管理模型
參考文獻

第7章 基於模型數據融閤的陸地生態係統碳收支模擬研究
7．1 模型數據融閤方法
7．1．1 敏感性分析方法
7．1．2 參數估計方法
7．1．3 不確定性分析方法
7．2 渦度相關通量數據的不確定性分析
7．2．1 渦度相關通量數據的觀測誤差
7．2．2 渦度相關通量觀測數據處理方法的誤差
7．3 基於模型數據融閤的典型陸地生態係統碳循環模擬
7．3．1 長白山闊葉紅鬆林生態係統碳通量模擬及其不確定性分析
7．3．2 韆煙洲亞熱帶人工針葉林碳水通量模擬及其不確定性分析
7．4 基於模型數據融閤的青藏高原高寒草甸總初級生産力的模擬及其不確定性分析
參考文獻

第8章 中國陸地生態係統碳收支綜閤模擬分析
8．1 引言
8．2 中國陸地生態係統固碳現狀綜閤分析
8．2．1 中國過去30年陸地生態係統GPP和NPP時空變異及其對氣候變化的響應
8．2．2 極端氣候事件對中國陸地生態係統NPP的影響
8．2．3 東亞地區陸地生態係統碳水循環的時空變化特徵
8．2．4 東亞地區陸地生態係統碳收支的集成模擬分析
8．3 中國陸地生態係統碳管理情景模擬分析
8．3．1 基於EPIC模型中國農田土壤碳儲量及固碳潛力變化趨勢
8．3．2 基於G4M模型中國森林固碳潛力分析
8．4 小結
8．4．1 1982～2011年中國陸地生態係統GPP和NPP時空變異及其對氣候變化的響應
8．4．2 中國陸地生態係統碳管理情景模擬分析
8．5 基於遙感和模型的陸地生態係統碳收支研究發展趨勢
參考文獻

前言/序言

　　控製溫室氣體排放，減緩和適應全球氣候變暖，已經成為當今國際社會重大的科學和政治問題，也是全球氣候變化國際談判的核心議題。陸地生態係統固碳能力是目前較為經濟可行和環境友好的減緩大氣C02濃度升高的重要途徑之一。自20世紀80年代以來，全球陸地生態係統由一個接近平衡的弱碳匯逐漸增強為較大碳匯，但是如何發現和評估“失蹤的”陸地生態係統碳匯及其格局分布依然是一個重要的科學問題。基於清單法、模型模擬等方法，科學傢對我國陸地生態係統碳匯大小進行瞭大量研究，但近30年的碳源匯時空格局及其機製仍然存在較大不確定性。因此，發展陸地生態係統碳循環模型，從國傢尺度定量評估我國生態係統的固碳現狀、速率與潛力，不僅是陸地生態係統碳循環過程機製研究的核心問題，也是我國陸地生態係統滿足國傢需求、對減排做貢獻的一個重要方麵。
　　衛星遙感技術及數據處理能力的迅速發展和基於遙感觀測的生理生態理論研究的進展，使大尺度生態係統格局和過程的動態觀測成為可能，以遙感數據驅動的植被生産力模型得到迅速發展和廣泛應用，從而有力地推動瞭陸地生態係統碳循環的研究進展。目前國內外發展的陸地生態係統碳循環模型非常多，這些模型包括應用衛星遙感的生産效率模型、基於生理生態學機製的生態係統過程模型，以及將二者結閤起來的生態係統過程.遙感模型。這些模型一方麵是基於不同的概念或理論基礎而提齣的，另一方麵，可能是針對某一特定的地區或植被類型發展而來的，導緻這些模型紛繁復雜，科研人員也難以一一掌握，這阻礙瞭進一步對不同模型的應用和綜閤集成。
　　在國傢973項目“中國陸地生態係統碳一氮一水通量的相互關係及其環境影響機製研究”，以及中國科學院戰略先導性科技專項中的“生態係統固碳現狀、速率、機製和潛力”項目等的支持下，在多年應用實踐研究的基礎上，我們課題組編撰瞭本書。我們期望盡可能全麵係統地介紹陸地生態係統碳循環模型的基本理論、模型類型和模擬方法，包括模型的改進、新模型的發展及基於模型數據融閤方法的模型參數優化等。同時，也介紹瞭課題組對區域尺度陸地生態係統碳收支時空格局動態變化的模擬結果，並試圖闡釋瞭其年際變化機製。編寫本書的主要目的是嚮讀者展示國內外在遙感應用於碳循環模型及碳管理模型方麵新的研究進展，並對未來的發展趨勢進行評述，以促進陸地碳循環遙感及碳匯管理的研究。
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